CN111502536A

CN111502536A - 一种潜孔锤钻机

Info

Publication number: CN111502536A
Application number: CN202010422518.XA
Authority: CN
Inventors: 杨俊志; 李小明
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2020-05-19
Filing date: 2020-05-19
Publication date: 2020-08-07

Abstract

一种潜孔锤钻机，属于工程机械技术领域，包括行走机构、设置在行走机构前端的变幅支撑机构及设置在变幅支撑机构上的钻孔机构，所述钻孔机构包括设置在垂直导向滑轨上的潜孔锤和配套设置在潜孔锤上端的动力提供机构；所述潜孔锤包括形状呈凸型的外壳、沿外壳中轴线套装在外壳内呈倒Y型的排渣管、设置在外壳内中部的油气仓、设置在外壳内下部并与油气仓连接的冲击器组以及周向均匀设置在外壳上的进水管；所述油气仓上端与由外壳上部和排渣管之间空隙构成的进气管连通。通过对潜孔锤和动力机构进行结构优化和改进，使之具有正反循环、螺旋钻和旋挖钻等多重功能，在潜孔锤作业把地层打碎的同时，由泥渣泵将碎屑通过钻头内的出渣口和双层套管式钻杆的内管排出，保证了钻机的工作效率。

Description

一种潜孔锤钻机

技术领域

本发明属于工程机械技术领域，具体涉及一种潜孔锤钻机。

背景技术

潜孔锤钻机的实质，是在凿岩过程中使冲击器潜入孔内，以减小由于钎杆传递冲击功所造成的能量损失，从而减小孔深对凿岩效率的影响；现有的潜孔锤钻机在使用的过程中存在一定的弊端，机器在钻井工作时会产生碎屑，这些碎屑会增加钻机的工作压力，从而降低其工作效率。为解决上述问题，现有技术中，通过在钻井过程中增加泡沫混合流体，利用泡沫混合流体将产生的碎屑返出到井口之外，从而减小孔内液柱密度，减轻设备工作压力。

目前正反循环的钻机，动力输出的转速是不变的，是通过齿轮拨动齿轮（齿与齿之间的咬合面积小）实现减速的，在遇到不同的地层环境作业时，其动力输出转速是一致的，如：遇到坚硬的石头使目前的正反循环钻机容易造成钻头损坏率高、钻杆弯曲变形折断、主机不稳定等情况使作业效率降低，在遇到全是土层时不能提高转速使其作业效率不高；因此急需一种可根据不同地层改变其动力输出适合作业的转速、扭矩更大、效率更高的潜孔锤钻机。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种潜孔锤钻机,通过对潜孔锤和动力机构进行结构优化和改进，使之具有正反循环、螺旋钻和旋挖钻等多重功能，在潜孔锤作业把地层打碎的同时，由泥渣泵将碎屑通过钻头内的出渣口和双层套管式钻杆的内管排出，保证了钻机的工作效率。

本发明采用的技术方案是: 一种潜孔锤钻机，包括行走机构、设置在行走机构前端的变幅支撑机构及设置在变幅支撑机构上的钻孔机构，所述变幅支撑机构包括设置在行走机构前端的短支撑架、铰接在短支撑架自由端的龙门支撑架以及两端分别铰接在龙门支撑架中部和行走机构上的伸缩机构，所述钻孔机构借助卷扬机构在龙门支撑架中的垂直导向滑轨上具有往复位移自由度，所述钻孔机构包括设置在垂直导向滑轨上的潜孔锤和配套设置在潜孔锤上端的动力提供机构；所述潜孔锤包括形状呈凸型的外壳、沿外壳中轴线套装在外壳内呈倒Y型的排渣管、设置在外壳内中部的油气仓、设置在外壳内下部并与油气仓连接的冲击器组以及周向均匀设置在外壳上的进水管；所述油气仓上端与由外壳上部和排渣管之间空隙构成的进气管连通。

进一步地，所述动力提供机构借助双层套管式钻杆与潜孔锤上端连接、包括：与双层套管式钻杆上端连接调速减速机、与调速减速机输入端连接的动力电机，所述双层套管式钻杆包括外管和套装在外管内的内管，内管上端与渣浆泵连接、下端与排渣管连接，内管和外管之间间隙构成的输气管连接在油气仓的进气管和空压机之间。

进一步地，所述调速减速机包括三环减速机、与三环减速机两个输入轴连接的调速机构，所述调速机构的输入端与动力电机连接；所述调速机构包括花键调速轴、套装在花键调速轴上且与三环减速机输入轴齿轮啮合的调速齿轮组、与调速齿轮组配合的拨杆机构以及配套设置在调速齿轮组和花键调速轴之间的定位机构。

进一步地，所述定位机构包括均匀排列在花键调速轴上的环形限位槽、设置在调速齿轮组上且垂直于花键调速轴轴线的安装孔、借助定位塞设置在安装孔内的弹簧以及设置在弹簧一端的定位珠，所述定位珠与环形限位槽配合形成调速齿轮组和花键调速轴的定位结构。

进一步地，所述拨杆机构包括与花键调速轴平行设置且位于两个花键调速轴之间的调节滑杆、套装在调节滑杆上的调节滑套、设置在调速齿轮组一端的拨叉、连接在拨叉和调节滑套之间的连接杆以及设置在调节滑套上的拨杆。

进一步地，所述卷扬机构包括设置在行走机构上的卷轴和配套的驱动机构、借助滑轮连接在卷轴和钻孔机构之间的钢丝绳。

进一步地，所述排渣管进口设置在外壳下端面。

进一步地，所述进水管至少设置4组、出水口设置在外壳下端面边缘位置、进水口借助管路与水泵连接。

采用本发明产生的有益效果：通过对潜孔锤和动力机构进行结构优化和改进，使之具有正反循环、螺旋钻和旋挖钻等多重功能，在潜孔锤作业把地层打碎的同时，由泥渣泵将碎屑通过钻头内的出渣口和双层套管式钻杆的内管排出，保证了钻机的工作效率。

附图说明

图1是本发明的结构示意图；

图2是潜孔锤的结构剖视图；

图3是图2的A-A的剖视图；

图4是调速减速机的结构示意图；

图5是定位机构的结构示意图。

具体实施方式

参看附图1-5，一种潜孔锤钻机，包括行走机构1、设置在行走机构1前端的变幅支撑机构及设置在变幅支撑机构上的钻孔机构，所述变幅支撑机构包括设置在行走机构1前端的短支撑架2-1、铰接在短支撑架2-1自由端的龙门支撑架2-2以及两端分别铰接在龙门支撑架2-2中部和行走机构1上的伸缩机构2-3，所述钻孔机构借助卷扬机构4在龙门支撑架2-2中的垂直导向滑轨上具有往复位移自由度，所述钻孔机构包括设置在垂直导向滑轨上的潜孔锤3-2和配套设置在潜孔锤3-2上端的动力提供机构3-3；所述潜孔锤3-2包括形状呈凸型的外壳3-2-1、沿外壳3-2-1中轴线套装在外壳3-2-1内呈倒Y型的排渣管3-2-4、设置在外壳3-2-1内中部的油气仓3-2-2、设置在外壳3-2-1内下部并与油气仓3-2-2连接的冲击器3-2-3组以及周向均匀设置在外壳3-2-1上的进水管3-2-5；所述油气仓3-2-2上端与由外壳3-2-1上部和排渣管3-2-4之间空隙构成的进气管连通。所述卷扬机构4包括设置在行走机构1上的卷轴和配套的驱动机构、借助滑轮连接在卷轴和钻孔机构之间的钢丝绳。所述排渣管3-2-4进口设置在外壳3-2-1下端面。所述进水管3-2-5至少设置4组、出水口设置在外壳3-2-1下端面边缘位置、进水口借助管路与水泵连接；在作业中水不冲刷孔壁。

行走机构1为履带地盘，用于行走和作业时支撑地面，由电机驱动。伸缩机构2-3为液压伸缩油缸。

参看附图2和3，冲击器3-2-3借助支撑管与油气仓3-2-2下端连接，形成冲击器安装结构，由冲击器3-2-3倒插装进支撑管内，上有螺扣锁紧、下有固定销固定。

所述动力提供机构3-3借助双层套管式钻杆3-1与潜孔锤3-2上端连接、包括：与双层套管式钻杆3-1上端连接调速减速机、与调速减速机输入端连接的动力电机，所述双层套管式钻杆3-3-2包括外管和套装在外管内的内管，内管上端与渣浆泵连接、下端与排渣管3-2-4连接，内管和外管之间间隙构成的输气管连接在油气仓3-2-2的进气管和空压机之间。

内管和外管之间构成的输气管、内管构成的排渣管来完成进气和出渣的效果，内管过水渣混合物，内管和外管之间构成的输气管过高压气，高压空气进入油气仓3-2-2，使多个冲击器能均匀受压作业，高压空气进入油气仓3-2-2使油气仓3-2-2内的润滑油振动飞溅和空气混合带入冲击器达到冲击器内部零件润滑效果。

动力电机输出动力使双层套管式钻杆3-1旋转输出动力，同时空压机压缩空气通过内管和外管之间构成的输气管给油气仓3-2-2供气，让潜孔锤3-2作业，把地层打碎，同时由泥渣泵将渣料通过排渣管3-2-4进口和双层套管式钻杆3-1的内管排出。

双层套管式钻杆3-1的内管端口借助密封O型圈和丝扣连接；外管端口由丝扣和密封O型圈连接。

所述调速减速机包括三环减速机3-3-2、与三环减速机3-3-2两个输入轴连接的调速机构，所述调速机构的输入端与动力电机连接；所述调速机构包括花键调速轴3-3-3、套装在花键调速轴3-3-3上且与三环减速机3-3-2输入轴齿轮啮合的调速齿轮组3-3-4、与调速齿轮组3-3-4配合的拨杆机构以及配套设置在调速齿轮组3-3-4和花键调速轴3-3-3之间的定位机构。所述定位机构包括均匀排列在花键调速轴3-3-3上的环形限位槽3-3-5、设置在调速齿轮组3-3-4上且垂直于花键调速轴3-3-3轴线的安装孔、借助定位塞3-3-6设置在安装孔内的弹簧3-3-7以及设置在弹簧3-3-7一端的定位珠3-3-8，所述定位珠3-3-8与环形限位槽3-3-5配合形成调速齿轮组3-3-4和花键调速轴3-3-3的定位结构。所述拨杆机构包括与花键调速轴3-3-3平行设置且位于两个花键调速轴3-3-3之间的调节滑杆3-3-9、套装在调节滑杆3-3-9上的调节滑套3-3-10、设置在调速齿轮组3-3-4一端的拨叉3-3-11、连接在拨叉3-3-11和调节滑套3-3-10之间的连接杆3-3-12以及设置在调节滑套3-3-10上的拨杆3-3-13。

环形限位槽3-3-5设置2道以上，图2中为3道；配合齿轮的齿轮个数与调速齿轮组3-3-4的齿轮个数相同；通过拨杆机构是使调速齿轮组3-3-4在花键调速轴3-3-3移动以与配合齿轮中和合适的齿轮啮合，完成调速动作。

钻机在钻孔作业时会遇到各种地形，如土层、岩石层、花岗岩、灰岩等，各种地形所需要的动力输出转速不一样，通过调速机构让潜孔锤3-2以合适的动力输出速度作业，把地层打碎；也可以通过潜孔锤3-2打击石头的优势，钻机整体作业石头的效率，可提高5-8倍，并且在局限性地面，不能使用正反循环系统时，可以用旋挖的方式作业打孔。

Claims

1.一种潜孔锤钻机，包括行走机构（1）、设置在行走机构（1）前端的变幅支撑机构及设置在变幅支撑机构上的钻孔机构，所述变幅支撑机构包括设置在行走机构（1）前端的短支撑架（2-1）、铰接在短支撑架（2-1）自由端的龙门支撑架（2-2）以及两端分别铰接在龙门支撑架（2-2）中部和行走机构（1）上的伸缩机构（2-3），所述钻孔机构借助卷扬机构（4）在龙门支撑架（2-2）中的垂直导向滑轨上具有往复位移自由度，其特征在于：所述钻孔机构包括设置在垂直导向滑轨上的潜孔锤（3-2）和配套设置在潜孔锤（3-2）上端的动力提供机构（3-3）；所述潜孔锤（3-2）包括形状呈凸型的外壳（3-2-1）、沿外壳（3-2-1）中轴线套装在外壳（3-2-1）内呈倒Y型的排渣管（3-2-4）、设置在外壳（3-2-1）内中部的油气仓（3-2-2）、设置在外壳（3-2-1）内下部并与油气仓（3-2-2）连接的冲击器（3-2-3）组以及周向均匀设置在外壳（3-2-1）上的进水管（3-2-5）；所述油气仓（3-2-2）上端与由外壳（3-2-1）上部和排渣管（3-2-4）之间空隙构成的进气管连通。

2.根据权利要求1所述的潜孔锤钻机，其特征在于：所述动力提供机构（3-3）借助双层套管式钻杆（3-1）与潜孔锤（3-2）上端连接、包括：与双层套管式钻杆（3-1）上端连接调速减速机、与调速减速机输入端连接的动力电机，所述双层套管式钻杆（3-1）包括外管和套装在外管内的内管，内管上端与渣浆泵连接、下端与排渣管（3-2-4）连接，内管和外管之间间隙构成的输气管连接在油气仓（3-2-2）的进气管和空压机之间。

3.根据权利要求2所述的潜孔锤钻机，其特征在于：所述调速减速机包括三环减速机（3-3-2）、与三环减速机（3-3-2）两个输入轴连接的调速机构，所述调速机构的输入端与动力电机连接；所述调速机构包括花键调速轴（3-3-3）、套装在花键调速轴（3-3-3）上且与三环减速机（3-3-2）输入轴上的配合齿轮啮合的调速齿轮组（3-3-4）、与调速齿轮组（3-3-4）配合的拨杆机构以及配套设置在调速齿轮组（3-3-4）和花键调速轴（3-3-3）之间的定位机构。

4.根据权利要求3所述的潜孔锤钻机，其特征在于：所述定位机构包括均匀排列在花键调速轴（3-3-3）上的环形限位槽（3-3-5）、设置在调速齿轮组（3-3-4）上且垂直于花键调速轴（3-3-3）轴线的安装孔、借助定位塞（3-3-6）设置在安装孔内的弹簧（3-3-7）以及设置在弹簧（3-3-7）一端的定位珠（3-3-8），所述定位珠（3-3-8）与环形限位槽（3-3-5）配合形成调速齿轮组（3-3-4）和花键调速轴（3-3-3）的定位结构。

5.根据权利要求3所述的潜孔锤钻机，其特征在于：所述拨杆机构包括与花键调速轴（3-3-3）平行设置且位于两个花键调速轴（3-3-3）之间的调节滑杆（3-3-9）、套装在调节滑杆（3-3-9）上的调节滑套（3-3-10）、设置在调速齿轮组（3-3-4）一端的拨叉（3-3-11）、连接在拨叉（3-3-11）和调节滑套（3-3-10）之间的连接杆（3-3-12）以及设置在调节滑套（3-3-10）上的拨杆（3-3-13）。

6.根据权利要求1所述的潜孔锤钻机，其特征在于：所述卷扬机构（4）包括设置在行走机构（1）上的卷轴和配套的驱动机构、借助滑轮连接在卷轴和钻孔机构之间的钢丝绳。

7.根据权利要求1所述的潜孔锤钻机，其特征在于：所述排渣管（3-2-4）进口设置在外壳（3-2-1）下端面。

8.根据权利要求1所述的潜孔锤钻机，其特征在于：所述进水管（3-2-5）至少设置4组、出水口设置在外壳（3-2-1）下端面边缘位置、进水口借助管路与水泵连接。